KR20200097627A - 바이오 센서 및 이의 제조 방법 - Google Patents

바이오 센서 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR20200097627A
KR20200097627A KR1020190134749A KR20190134749A KR20200097627A KR 20200097627 A KR20200097627 A KR 20200097627A KR 1020190134749 A KR1020190134749 A KR 1020190134749A KR 20190134749 A KR20190134749 A KR 20190134749A KR 20200097627 A KR20200097627 A KR 20200097627A
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마동희
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예들에 따른 바이오 센서는 기판, 기판 상에 배치된 작업 전극 및 기판 상에서 작업 전극과 이격되어 배치된 기준 전극을 포함하며, 작업 전극은 기판 상면 상에 배치된 작업 전극층, 작업 전극층의 상면 상에 배치되고, 전자 수송 물질 및 고분자 전해질을 포함하는 매개층 및 매개층의 상면 상에 배치된 효소 반응층을 포함한다. 매개층에 전자 수송 물질을 고농도로 분산 및 고정하여 감지 대상 물질에 대한 센싱 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

바이오 센서 및 이의 제조 방법{BIO SENSOR AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 바이오 센서 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 효소 반응층을 포함하는 바이오 센서 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
인간의 평균 수명이 증가함에 따라, 헬스 케어 산업이 급속히 팽창하고 있다. 특히, 여러 가지 생체 신호들을 어디서든 편리하게 측정할 수 있는 휴대 가능한 소형 바이오 센서에 대한 요구가 점차 증가하고 있다.
종래의 바이오 센서는 체액(땀, 눈물, 혈액 등)에 포함된 화학종들과 반응하는 효소를 사용하였다. 상기 효소가 상기 화학종과 반응하여 전류가 발생하면, 이를 측정하여 해당 화학종의 농도를 측정한다.
상기 효소의 반응에 의해 발생된 전자/정공을 바이오 센서의 집적 회로로 효율적으로 전달하기 위해서는, 전극 및 배선과 상기 효소 사이에 전자 수송층이 개재될 필요가 있다.
예를 들면, 대한민국 공개특허공보 특2001-0110272호는 전자 수송층은 프러시안 블루를 전극 상에 전기도금하여 형성하는 컨셉을 개시하지만, 공정이 복잡하고 비효율적이다.
대한민국 공개특허공보 특2001-0110272호
본 발명의 일 과제는 감지 성능이 향상된 바이오 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 감지 성능이 향상된 바이오 센서의 제조 방법을 제공하는 것이다.
1. 기판; 상기 기판 상에 배치되며, 상기 기판의 상면 상에 배치된 작업 전극층, 상기 작업 전극층의 상면 상에 배치되고, 전자 수송 물질 및 고분자 전해질을 포함하는 매개층, 및 상기 매개층의 상면 상에 배치된 효소 반응층을 포함하는 작업 전극; 및 상기 기판 상에서 상기 작업 전극과 이격되어 배치된 기준 전극을 포함하는, 바이오 센서.
2. 위 1에 있어서, 상기 전자 수송 물질은 철(Fe)의 시안화(cyanide) 착물을 포함하는, 바이오 센서.
3. 위 1에 있어서, 상기 전자 수송 물질은 프러시안 블루(Prussian blue), 포타슘 페리시아나이드(Potassium ferricyanide) 또는 포타슘 철 페로시아나이드(Potassium iron ferrocyanide) 중 적어도 하나를 포함하는, 바이오 센서.
4. 위 1에 있어서, 상기 고분자 전해질은 나피온(Nafion) 또는 이의 유도체를 포함하는, 바이오 센서.
5. 위 1에 있어서, 상기 효소 반응층은 산화 효소 또는 탈수소 효소를 포함하는, 바이오 센서.
6. 위 5에 있어서, 상기 산화 효소는 글루코오스 산화 효소, 콜레스테롤 산화 효소, 락테이트 산화 효소, 아스코빅산 산화 효소 또는 알코올 산화 효소 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 탈수소 효소는 글루코오스 탈수소 효소, 글루탐산 탈수소 효소, 락테이트 탈수소 효소 또는 알코올 탈수소 효소 중 적어도 하나를 포함하는, 바이오 센서.
7. 위 1에 있어서, 상기 작업 전극층은 탄소 전극층을 포함하는, 바이오 센서.
8. 위 7에 있어서, 상기 작업 전극층은 상기 탄소 전극층의 저면 상에 배치된 금속 전극층을 더 포함하는, 바이오 센서.
9. 위 1에 있어서, 상기 작업 전극층은 카본 페이스트 단일층인, 바이오 센서.
10. 위 1에 있어서, 상기 매개층에 포함된 상기 전자 수송 물질은 상기 작업 전극층 100 중량부 대비 0.1 내지 1 중량부 포함되는, 바이오 센서.
11. 위 1에 있어서, 상기 매개층은 복층 구조를 포함하는, 바이오 센서.
12. 위 1에 있어서, 상기 효소 반응층의 상면 상에 보호층을 더 포함하는, 바이오 센서.
13. 위 1에 있어서, 상기 작업 전극의 측면을 둘러싸는 배리어를 더 포함하는, 바이오 센서.
14. 위 13에 있어서, 상기 배리어의 두께는 상기 작업 전극의 두께보다 두꺼운, 바이오 센서.
15. 위 13에 있어서, 상기 배리어는 상기 기준 전극의 측면을 둘러싸는, 바이오 센서.
16. 기판 상에 서로 이격된 작업 전극층 및 기준 전극을 형성하는 단계; 상기 기판 상에 상기 작업 전극층 및 상기 기준 전극 각각의 측면을 둘러싸는 절연층을 형성하는 단계; 상기 작업 전극층 상에 전자 수송 물질 및 고분자 전해질을 포함하는 매개층을 형성하는 단계; 및 상기 매개층 상에 효소 반응층을 형성하는 단계를 포함하는, 바이오 센서의 제조 방법.
17. 위 16에 있어서, 상기 절연층은 상기 작업 전극층 및 상기 기준 전극 각각의 상면을 노출시키도록 형성되는, 바이오 센서의 제조 방법.
18. 위 16에 있어서, 상기 절연층은 상기 작업 전극층을 노출시키는 개구부를 포함하며, 상기 매개층 및 상기 효소 반응층은 상기 개구부 내부에 형성되는, 바이오 센서의 제조 방법.
19. 위 18에 있어서, 상기 매개층의 두께 및 상기 효소 반응층의 두께의 합은 상기 개구부의 깊이보다 작은, 바이오 센서의 제조 방법.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 바이오 센서는 작업 전극층과 효소 반응층 사이에 전자 수송 물질 및 고분자 전해질을 포함하는 매개층이 개재된다. 고분자 전해질은 전자 수송 물질을 균일하게 분산 및 고정시킬 수 있다. 따라서, 매개층에 전자 수송 물질을 고농도로 포함시킬 수 있다.
따라서, 감지 대상 물질에 대한 측정 농도 범위(감응 범위)를 확장할 수 있으며, 감지 속도를 향상시킬 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 작업 전극층을 카본 페이스트 단일층으로 형성하여 작업 전극 및 바이오 센서를 박막화할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 작업 전극을 배리어로 둘러쌈으로써, 매개층 및 효소 반응층의 분산을 억제할 수 있다. 이 경우, 매개층을 균일하게 형성하여 시료의 반복 측정 시의 전류량 산포를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 바이오 센서를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 바이오 센서를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예 따른 바이오 센서의 제조 방법 중 일 단계를 설명하는 개략적인 단면도이다.
도 5는 실시예 및 비교예들에 따른 바이오 센서로 락트산 표준 용액의 전류 값을 측정한 그래프이다.
본 발명의 실시예들은 기판, 기판 상에 배치된 작업 전극 및 기판 상에서 작업 전극과 이격되어 배치된 기준 전극을 포함하며, 작업 전극은 기판 상면 상에 배치된 작업 전극층, 작업 전극층의 상면 상에 배치되고, 전자 수송 물질 및 고분자 전해질을 포함하는 매개층 및 매개층의 상면 상에 배치된 효소 반응층을 포함하는 바이오 센서를 제공한다. 매개층에 전자 수송 물질을 고농도로 분산 및 고정하여 감지 대상 물질에 대한 센싱 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 바이오 센서의 제조 방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적인 것에 불과하며 본 발명이 예시적으로 설명된 구체적인 실시 형태로 제한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 바이오 센서를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 예시적인 실시예들에 따른 바이오 센서(10)는 기판(100), 작업 전극(200) 및 기준 전극(300)을 포함한다. 작업 전극 (200)은 작업 전극층(210), 매개층(220) 및 효소 반응층(230)을 포함한다. 또한, 작업 전극(200)은 보호층(240)을 더 포함할 수 있으며, 기준 전극(300)은 보호층(310)을 더 포함할 수 있다.
기판(100)은 작업 전극(200), 기준 전극(300) 등이 배치되는 기재로 제공될 수 있다.
예를 들어, 기판(100)은 플렉서블 특성을 갖는 필름일 수 있다. 예를 들면, 상기 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지; 염화비닐계 수지; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 수지; 이미드계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르에테르케톤계 수지; 황화 폴리페닐렌계 수지; 비닐알코올계 수지; 염화비닐리덴계 수지; 비닐부티랄계 수지; 알릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 에폭시계 수지 등과 같은 열가소성 수지 또는 이들의 조합으로 형성된 필름을 포함할 수 있다. 또한, (메타)아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 수지 또는 자외선 경화형 수지로 형성된 필름을 포함할 수 있다.
기판(100)의 두께는 적절히 결정될 수 있지만, 강도, 취급성, 작업성, 박층성 등을 고려하여, 1 내지 500㎛일 수 있다. 1 내지 300㎛가 바람직하고, 5 내지 200㎛가 보다 바람직하다.
예를 들면, 상기 기판(100)에는 첨가제가 함유될 수 있다. 예를 들면, 첨가제는, 자외선흡수제, 산화방지제, 윤활제, 가소제, 이형제, 착색방지제, 난연제, 핵제, 대전방지제, 안료, 착색제 등을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 기판(100)은 필름의 일면 또는 양면에 기능성 층을 포함할 수 있다. 상기 기능성 층은 예를 들면, 하드코팅층, 반사방지층, 가스 배리어층 등을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 기판(100)은 표면 처리될 수 있다. 예를 들면, 상기 표면 처리는 플라즈마(plasma) 처리, 코로나(corona) 처리, 프라이머(primer) 처리 등의 건식 처리, 검화 처리를 포함하는 알칼리 처리 등의 화학 처리를 포함할 수 있다.
작업 전극(200)은 감지 대상 물질의 산화-환원 반응이 일어날 수 있다. 작업 전극(200)은 효소 반응층(230)의 효소와 감지 대상 물질의 반응에 의해 발생된 전기적 신호를 감지할 수 있다. 감지 대상 물질은 인체의 땀, 체액, 혈액 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
작업 전극층(210)은 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 작업 전극층(210)은 기판(100)에 접촉할 수 있다. 작업 전극층(210)은 감지 대상 물질의 산화-환원 반응에서 발생한 전자 또는 정공이 전달되는 통로로 제공될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 작업 전극층(210)은 탄소 전극층을 포함할 수 있다. 상기 탄소 전극층은 카본 페이스트(carbon paste)로 형성될 수 있다. 상기 탄소 전극층은 효소 반응층(230)에서 발생한 전자 및/또는 정공을 안정적으로 수송할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 작업 전극층(210)은 카본 페이스트 단일층으로 형성될 수 있다. 상기 카본 페이스트 층이 전극으로 제공됨으로써, 금속 전극이 생략될 수 있다. 따라서, 바이오 센서(10)를 박막화할 수 있다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 바이오 센서를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 작업 전극층(210)은 금속 전극층(205) 및 탄소 전극층(215)을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 금속 전극층(205)은 탄소 전극층(215)의 저면 상에 배치될 수 있다. 금속 전극층(205)은 기판(100)과 접촉할 수 있다. 탄소 전극층(215)은 매개층(220)과 접촉할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 금속 전극층(205)은 금속층 및 상기 금속층 상면 상에 배치된 금속 보호층을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 금속층 및 상기 금속 보호층은 기판(100) 및 탄소 전극층(215) 사이에 개재될 수 있다.
상기 금속 보호층은 전기 전도성을 가지면서 금속층의 상면을 전체적으로 덮을 수 있다. 예를 들면, 상기 금속 보호층은 상기 금속층과 직접 접촉할 수 있다. 상기 금속 보호층은 작업 전극(200)의 산화-환원 반응으로 인해 상기 금속층이 산화-환원되는 것을 방지할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 금속층은 Au, Ag, Cu, Pt, Ti, Ni, Sn, Mo, Co, Pd 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, APC 합금(Ag-Pd-Cu alloy)이 사용될 수 있다. 상기 금속층은 Au, Ag, APC 합금(Ag-Pd-Cu alloy) 및 Pt 중 적어도 하나만으로 형성될 수도 있다. 상기 Au, Ag, APC 합금(Ag-Pd-Cu alloy) 및 Pt는 작업 전극층(210)의 전기 전도성을 향상시키고 저항을 감소시킬 수 있다. 따라서, 바이오 센서(10)의 검출 성능을 향상시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 금속 보호층은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 금속 보호층은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)만으로 형성될 수 있다. 상기 ITO 및 IZO는 전기 전도성을 가지면서도 화학적으로 안정하여 상기 금속층을 산화-환원 반응으로부터 효과적으로 보호할 수 있다.
예를 들면, 상기 금속 보호층은 상기 금속층이 대기와 직접 접촉하는 것을 방지하여 상기 금속층을 구성하는 금속 성분의 산화를 방지할 수 있다. 따라서, 상기 금속층에 의해 감지되는 전기적 신호의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
매개층(220)은 작업 전극층(210)의 상면 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 작업 전극층(210)의 상면 및 측면을 덮을 수 있다. 매개층(220)은 작업 전극층(210)을 바이오 센서(10)의 산화-환원 반응으로부터 보호할 수 있다.
매개층(220)은 전자 수송 물질 및 고분자 전해질을 포함할 수 있다. 매개층(220)은 효소 반응층(230)에서 발생한 전자 및/또는 정공을 신속하게 작업 전극층(210)으로 수송하여 효소 반응층(230)의 감지 대상 물질에 대한 센싱 성능을 향상시킬 수 있다.
비교예에 있어서, 상기 전자 수송 물질을 카본 페이스트와 혼합하여 사용할 수 있다. 이 경우, 상기 전자 수송 물질은 카본 페이스트에 불균일하게 분산될 수 있다. 예를 들면, 상기 전자 수송 물질은 상기 카본 페이스트 내에서 서로 응집될 수 있다. 또한, 전자 수송 물질을 페이스트에 혼합할 경우, 효소 반응층과 접촉하는 매개층의 상면 영역에 상기 전자 수송 물질의 농도가 불충분하게 배치될 수 있다. 따라서, 전자 수송 물질을 고농도로 적용하더라도, 바이오 센서(10)의 감응 범위가 증가하지 않거나, 오히려 감소할 수 있다. 또한, 상기 카본 페이스트는 상기 전자 수송 물질과 혼합된 상태에서 상기 전자 수송 물질의 산화환원 반응을 방해할 수 있다. 따라서, 바이오 센서(10)의 센싱 속도, 민감도 및 센싱 범위가 감소할 수 있다.
상기 고분자 전해질은 상기 전자 수송 물질을 분산시키고 고정시킬 수 있다. 상기 고분자 전해질을 이용하여 상기 전자 수송 물질이 고르게 분산된 매개층(220)을 형성할 수 있다. 또한, 상기 고분자 전해질은 고농도의 상기 전자 수송 물질을 매개층(220) 상에 균일하게 분산시킬 수 있다. 따라서, 상기 전자 수송 물질과 효소 반응층(230)이 접촉하는 면적이 증가하여, 효소 반응층(230)의 감지 농도의 상한을 향상시킬 수 있다.
상기 전자 수송 물질은 예를 들면, 효소 반응층(230)에서 일어나는 감지 대상 물질의 산화-환원 반응에서 발생한 전자/정공을 수용하여 산화 또는 환원되는 물질을 포함할 수 있다. 상기 산화 또는 환원을 통해 전자/정공을 작업 전극층(210)으로 전달할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 철(Fe)의 시안화 착물을 포함할 수 있다. 상기 철의 시안화 착물은 쉽게 산화 또는 환원될 수 있다. 따라서, 전자 및 정공을 용이하고 신속하게 수송할 수 있다.
예를 들면, 감지 대상 물질은 효소 반응층(230)의 효소와 반응하여 과산화수소(H2O2)를 형성할 수 있으며, 바이오 센서(10)는 과산화수소를 분해하면서 발생하는 전류를 측정할 수 있다.
과산화수소는 높은 산화환원전위를 가질 수 있다. 비교예에 있어서, 철의 시안화 착물을 사용하지 않을 경우, 높은 전위에서 과산화수소를 분해하여야 한다. 이 경우, 과산화수소 이외의 다른 물질들이 같이 분해되어 전류를 발생시킬 수 있다. 따라서, 바이오 센서(10)의 선택성이 저하될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 철의 시안화 착물을 사용하여 과산화수소의 산화환원전위를 감소시킬 수 있다. 이 경우, 보다 낮은 전위에서 과산화수소를 선택적으로 분해할 수 있다. 따라서, 바이오 센서(10)의 선택성을 향상시킬 수 있다.
예를 들면, 상기 전자 수송 물질은 프러시안 블루(Prussian blue, Fe4[Fe(CN)6]3), 포타슘 페리시아나이드(Potassium ferricyanide, K3 [Fe(CN)6]) 또는 포타슘 철 페로시아나이드(Potassium iron ferrocyanide, KFeIII[FeII(CN)6]·xH2O) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 프러시안 블루는 청색 안료로서, 높은 산화성을 가질 수 있다. 전자 수송 물질로서 프러시안 블루를 작업 전극층(210) 상에 배치할 경우 작업 전극(200)의 전기적 감도를 향상시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 매개층(220)은 작업 전극층(210) 100 중량 대비 0.05 내지 1 중량으로 상기 전자 수송 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 매개층(220)이 전자 수송 물질을 고농도로 포함하여, 감지 대상 물질에 대한 감응 범위(예를 들면, 상한)를 증가시킬 수 있다. 전자 수송 물질의 함량이 상기 범위 미만일 경우 감지 대상 물질을 감지하는 범위가 감소할 수 있다. 전자 수송 물질의 함량이 상기 범위를 초과할 경우 전자 수송 물질이 서로 응집되어 센싱 성능이 감소할 수 있다. 바람직하게는, 상기 전자 수송 물질은 상기 작업 전극층(210) 100 중량부 대비 0.1 내지 0.5 중량부로 포함될 수 있다.
상기 고분자 전해질은 캐스팅(casting)되어 적절한 강도의 필름을 형성할 수 있다. 따라서, 상기 전자 수송 물질을 매개층(220) 내에 고정할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 고분자 전해질은 나피온(Nafion) 또는 이의 유도체를 포함할 수 있다. 상기 나피온 또는 이의 유도체는 상기 전자 수송 물질을 효과적으로 분산 및 고정할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 전자 수송 물질과 상기 고분자 전해질을 혼합하여 매개층 형성용 조성물을 준비할 수 있다. 예를 들면, 상기 매개층 형성용 조성물은 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 용매는 물 또는 유기 용매를 포함할 수 있다. 상기 유기 용매는 에탄올 등의 알코올을 포함할 수 있으며, 상기 알코올은 상기 전자 수송 물질의 용해도 및 분산성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 상기 전자 수송 물질을 고농도로 적용할 수 있다.
상기 전자 수송 물질은 상기 매개층 형성용 조성물 총 중량 중 0.05 내지 0.5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 함량 범위에서 상기 전자 수송 물질이 상기 매개층 형성용 조성물 내에 실질적으로 균일하게 분산될 수 있으며, 매개층(220) 형성 시 우수한 전자 수송 능력을 확보할 수 있다. 바람직하게는, 상기 전자 수송 물질은 상기 매개층 형성용 조성물 총 중량 중 0.1 내지 0.3 중량%로 포함될 수 있다.
예를 들면, 상기 알코올은 매개층 형성용 조성물 100 중량부를 기준으로 30 내지 70 중량부로 포함될 수 있다. 보다 바람직하게는 40 내지 50 중량부로 포함될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 매개층 형성용 조성물을 도포 및 건조하여 매개층(220)을 형성할 수 있다. 따라서, 전자 수송 물질이 균일하게 분산된 매개층(220)을 형성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 고분자 전해질로 고분자 층을 형성한 후, 상기 전자 수송 물질을 드랍 캐스팅(drop casting)하여 매개층(220)을 형성할 수도 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 매개층(220)은 복층 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 복층 구조는 매개층(220) 복수개가 서로 접하여 적층된 것일 수 있다. 작업 전극(200)에 포함된 전자 수송 물질의 함량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 바이오 센서(10)의 감응 범위를 보다 증가시킬 수 있다.
효소 반응층(230)은 매개층(220) 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 매개층(220)의 상면 상에 직접 접촉할 수 있다. 효소 반응층(230)은 감지 대상 물질에 포함되어 있는 감지 대상 물질의 화학 반응이 일어나는 층으로 제공된다.
예시적인 실시예들에 있어서, 효소 반응층(230)은 산화 효소 또는 탈수소 효소를 포함할 수 있다. 산화 효소 및 탈수소 효소는 검사 대상 물질의 종류에 따라 선택될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 산화 효소는 글루코오스 산화 효소(glucose oxidase), 콜레스테롤 산화 효소(cholesterol oxidase), 락테이트 산화 효소(cholesterol oxidase), 아스코빅산 산화 효소(ascorbic acid oxidase) 또는 알코올 산화 효소(alcohol oxidase) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 탈수소 효소는 글루코오스 탈수소 효소(glucose dehydrogenase), 글루탐산 탈수소 효소(glutamate dehydrogenase), 락테이트 탈수소 효소(lactate dehydronase) 또는 알코올 탈수소 효소(alcohol dehydrogenase) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
따라서, 글루코오스, 콜레스테롤, 락테이트, 아스코빅산, 알코올, 글루탐산 등의 농도를 측정할 수 있다.
예를 들면, 감지 대상 물질이 포함된 시료를 바이오 센서(10)에 주입하면, 시료에 포함되어 있는 감지 대상 물질이 산화 효소 또는 탈수소 효소와 반응하여 과산화수소 등의 부산물이 생성될 수 있다. 이때, 전자 수송 물질(예를 들면, 프러시안 블루)은 상기 부산물을 환원시키고, 자신은 산화될 수 있다. 산화된 전자 수송 물질은 일정 전압이 가해진 전극 표면에서 전자를 얻어 다시 환원될 수 있다.
시료 내의 감지 대상 물질 농도는 전자 수송 물질이 산화되는 과정에서 발생되는 전류량에 비례한다. 따라서, 상기 전류량을 측정하여 감지 대상 물질 농도를 측정할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 산화 효소 또는 탈수소 효소는 바인더를 통해 고정될 수 있다. 상기 바인더는 당분야에서 통상적으로 사용되는 바인더를 포함할 수 있으며, 예를 들면, 나피온, 이의 유도체 또는 키토산을 포함할 수 있다.
보호층(240)은 효소 반응층(230) 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 효소 반응층(230)의 상면 상에 직접 접촉할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 보호층(240)은 생략될 수 있다.
보호층(240)은 효소 반응층(230)을 외부의 충격 및 상기 검사 대상 물질을 제외한 화학 물질으로부터 보호할 수 있다. 또한, 효소 반응층(230)의 산화 효소 또는 탈수소 효소가 외부 환경에 노출되는 것을 방지할 수 있다.
보호층(240)은 감지 대상 물질만을 통과시킬 수 있다. 따라서, 효소 반응층(230)이 측정 대상 성분 외의 타 물질에 의해 변성, 손상되는 것을 방지할 수 있다.
보호층(240)은 감지 대상 물질을 통과시키는 것이라면, 당분야에서 통상적으로 사용되는 이온 교환막이 사용될 수 있으며, 나피온(Nafion) 또는 이의 유도체를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 바이오 센서를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 3을 참조하면, 예시적인 실시예들에 따른 바이오 센서(30)는 작업 전극(200)의 측면을 둘러싸는 배리어(110)를 더 포함할 수 있다. 배리어(110)는 작업 전극(200)의 측면과 접촉하거나 작업 전극(200)의 측면에서부터 소정 거리 이격되어 형성될 수 있다. 배리어(110)는 기준 전극(300)의 측면을 둘러쌀 수 있다.
배리어(110)는 절연체일 수 있다. 배리어(110)는 작업 전극(200)과 기준 전극(300) 사이에 격벽으로 제공되어 작업 전극(200)과 기준 전극(300)의 직접적 통전을 방지할 수 있다.
예를 들면, 배리어(110)는 기판(100) 상에 형성될 수 있다. 배리어(110)는 작업 전극(200) 및 기준 전극(300)의 상면을 전체적으로 노출시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 배리어(110)는 작업 전극(200)의 매개층(220) 및/또는 효소 반응층(230)의 분산을 억제할 수 있다. 예를 들면, 매개층(220) 및/또는 효소 반응층(230)은 각각 소정의 점성을 갖는 액체 또는 겔(gel) 상태일 수 있다. 이 경우, 작업 전극층(210)상에 형성된 매개층(220) 및 효소 반응층(230)은 형상이 고정되지 않고 흘러내릴 수 있다. 매개층(220) 및 효소 반응층(230)의 적어도 일부가 흩어져서 기판(100) 상에 분산될 수 있다.
따라서, 작업 전극층(210) 상에 잔류하는 매개층(220) 및 효소 반응층(230)의 양이 감소하고, 작업 전극층(210) 상에 매개층(220) 및 효소 반응층(230)이 불균일하게 형성될 수 있다. 예를 들면, 매개층(220) 및 효소 반응층(230)의 두께가 불균일하거나, 작업 전극층(210)의 상면의 적어도 일부분에 매개층(220) 및 효소 반응층(230)이 형성되지 않을 수 있다. 이 경우, 동일 농도의 시료를 측정하더라도, 측정 전류 값의 산포가 증가할 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 작업 전극(200)의 측면을 배리어로 둘러쌀 경우, 매개층(220) 및 효소 반응층(230)의 분산을 억제할 수 있으며, 작업 전극층(210) 상에 매개층(220) 및 효소 반응층(230)을 균일하게 형성할 수 있다. 따라서, 측정 전류 값의 신뢰도 및 정확도를 향상시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 배리어(110)의 두께는 작업 전극(200)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 이 경우, 시료가 작업 전극(200)의 상면 및 배리어(110)의 내측 벽면으로 형성된 리세스 내부에 공급될 수 있다. 따라서, 적은 양의 시료로도 바이오 센서를 구동할 수 있으며, 작업 전극(200) 상에 시료가 체류하는 시간이 증가하여 센싱 성능이 향상될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 배리어(110)의 두께는 1 내지 40 ㎛일 수 있다. 상기 두께가 1 ㎛ 미만일 경우, 작업 전극(200)의 두께보다 얇아서 작업 전극(200)의 측면을 충분히 둘러싸지 못할 수 있다. 상기 두께가 40 ㎛ 초과일 경우, 바이오 센서의 두께를 불필요하게 증가시킬 수 있다. 바람직하게는, 상기 두께는 5 내지 30 ㎛일 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 기판(100) 상에 작업 전극층(210)을 형성하고, 작업 전극층(210) 상에 매개층(220)을 형성하고, 매개층(220) 상에 효소 반응층(230)을 형성함으로써, 작업 전극(200)을 제조할 수 있다.
작업 전극층(210)은 기판(100) 상에 카본 페이스트를 인쇄하거나, Au, Ag, Cu, Pt, Ti, Ni, Sn, Mo, Co, Pd 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함하는 금속막을 형성한 후 이를 패터닝(patterning)하여 형성될 수 있다.
상기 패터닝은 당분야에서 통상적으로 사용되는 패터닝 공법이 사용될 수 있다. 예를 들면, 스크린 인쇄법 혹은 포토리소그라피(photolithography)를 사용할 수 있다.
작업 전극층(210)이 금속 보호층을 더 포함할 경우, 금속층을 먼저 패터닝한 후 상기 금속 보호층을 형성하거나, 상기 금속막 상에 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 도전성 산화물막을 형성한 후, 상기 금속막과 도전성 산화물막을 함께 패터닝하여 금속층 및 금속 보호층을 함께 형성될 수 있다.
매개층(220)은 상기 전자 수송 물질 및 상기 고분자 전해질을 혼합한 조성물을 작업 전극층(210)에 도포한 후 건조하여 형성할 수 있다.
상기 도포는 당분야에서 통상적으로 사용되는 도포법이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 각종 프린팅 방법이 사용될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 매개층(220)은 고분자 전해질을 포함하는 페이스트를 작업 전극층(210) 상에 도포 후 건조하여 고분자층을 먼저 형성한 후, 상기 고분자층에 전자 수송 물질을 첨가하여 형성될 수 있다.
효소 반응층(230)은 예를 들면, 산화 효소 또는 탈수소 효소를 바인더와 혼합한 조성물을 매개층(220) 상에 도포한 후 건조하여 형성될 수 있다. 상기 바인더는 예를 들면, 키토산을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 기준 전극(300)은 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 기준 전극(300)은 기판(100)의 작업 전극(200)이 배치된 면과 같은 면에 배치될 수 있다. 기준 전극(300)은 작업 전극(200)과 이격되어 배치될 수 있다. 기준 전극(300)과 작업 전극(200)은 전기적으로 단절될 수 있다.
기준 전극(300)은 측정 시 작업 전극(200)에서 측정되는 전류 값 또는 전위 값에 대한 기준치를 제공할 수 있다. 기준 전극(300)의 전위 값을 기준치로 하여 작업 전극(200)에서 일어나는 감지 대상 물질 산화-환원 반응을 특정할 수 있다.
또한, 상기 전류 값의 기준치와 작업 전극(200)에서 측정되는 전류 값을 비교하여 순수하게 측정 대상 성분(예를 들면, 감지 대상 물질)에 의해 변화한 전류 량을 계산할 수 있으며, 상기 전류 량으로부터 측정 대상 성분의 농도를 도출할 수 있다.
기준 전극(300)은 예를 들면, Ag/AgCl 전극 층을 포함할 수 있다. 상기 Ag/AgCl 전극 층은 Ag/AgCl 페이스트(paste)로부터 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 기준 전극(300)의 상면 상에 보호층(310)이 배치될 수 있다. 보호층(310)은 기준 전극(300)을 외부 충격 및 환경으로부터 보호할 수 있다. 보호층(310)은 작업 전극(200)의 효소 반응층(230)상에 형성되는 보호층(240)과 동일하게 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예 따른 바이오 센서의 제조 방법 중 일 단계를 설명하는 개략적인 단면도이다.
도 4를 참조하면, 작업 전극층(210)을 형성한 후, 매개층(220)을 형성하기 전에 기판(100) 상에 작업 전극층(210)의 측면을 둘러싸는 배리어(110)를 형성할 수 있다. 배리어(110)는 작업 전극층(210)의 측면으로부터 소정 거리 이격될 수 있다. 상기 이격된 공간에 매개층(220)이 개재될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 배리어(110)는 기준 전극(300)의 측면을 둘러쌀 수 있다. 배리어(110)는 기준 전극(300)의 측면에 접촉할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 배리어(110)는 작업 전극층(210) 및 기준 전극(300)의 상면을 노출시킬 수 있다. 배리어(110) 중 작업 전극층(210)이 노출된 부분은 개구부(115)로 정의될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 배리어 형성용 조성물을 작업 전극층(210) 및 기준 전극(300)이 노출된 형태로 인쇄하여 배리어(110)를 형성할 수 있다. 상기 배리어 형성용 조성물은 열경화성 또는 광경화성 고분자를 포함할 수 있다. 상기 배리어 형성용 조성물은 광개시제, 경화제 등을 더 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 열경화성 고분자는 30 내지 130 ℃ 온도에서 경화될 수 있다. 상기 광경화성 고분자는 200 내지 500 mJ/A 자외선(파장 315~400 nm)에 의해 경화될 수 있다.
상기 열경화성 고분자 및 상기 광경화성 고분자 아크릴계 고분자 화합물, 우레탄계 고분자 화합물, 아크릴계 폴리우레탄계 화합물, 에폭시계 화합물, 실리콘계 화합물, 폴리에스테르계 화합물, 폴리이미드계 화합물 등을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 감광성 수지 조성물을 기판(100), 작업 전극층(210) 및 기준 전극(300) 상에 도포, 건조 및/또는 경화할 수 있다. 도포된 감광성 수지를 포토리소그래피를 통해 작업 전극층(210) 및 기준 전극(300)의 상면이 노출되도록 하여 배리어(110)를 제조할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 개구부(115) 내부에 상기 매개층 형성용 조성물을 도포하여 매개층(220)을 형성할 수 있다. 또한, 상기 효소 반응층 형성용 조성물을 도포하여 개구부(115) 내부의 매개층(220) 상에 효소 반응층(230)을 형성할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 매개층(220)과 효소 반응층(230)의 두께의 합은 개구부(115)의 깊이보다 작을 수 있다. 이 경우, 배리어(110)가 작업 전극(200)보다 기판(100) 상부로 더 돌출될 수 있다. 따라서, 작업 전극(200)의 상면과 배리어(110)의 내측 벽면으로 형성된 리세스가 형성될 수 있다. 시료를 상기 리세스에 공급할 경우 시료의 사용 효율을 향상시킬 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 매개층(220), 효소 반응층(230) 및 보호층(240)의 두께의 합이 개구부(115)의 깊이보다 작을 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 작업 전극(200) 및 기준 전극(300) 각각에 배선이 연결될 수 있다. 작업 전극(200)에 연결된 배선 및 기준 전극(300)에 연결된 배선은 서로 전기적으로 이격될 수 있다. 배선들은 구동 집적 회로(IC) 칩에 연결될 수 있다.
예를 들면, 배선은 작업 전극(200)의 작업 전극층(210)과 동일한 소재로 형성될 수 있으며, 기준 전극(300)과 동일한 소재로 형성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 배선은 작업 전극(200) 및 기준 전극(300)과 일체로 형성될 수 있다. 기판(100) 상에 카본 페이스트 막 및/또는 금속 막을 형성하고 이를 패터닝함으로써 배선을 일체로 형성할 수 있다. 또는, 스크린 인쇄법을 통해 작업 전극층(210), 기준 전극(300) 및 배선을 일체로 형성할 수 있다.
작업 전극(200) 및 기준 전극(300)으로부터 측정된 전기적 신호가 배선을 통해 구동 IC 칩에 전달될 수 있으며, 구동 IC 칩이 측정 대상 성분의 농도를 계산할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 매개층(220)은 탄소계 물질을 포함하지 않을 수 있다. 예를 들면, 매개층(220)은 비-탄소계일 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 작업 전극층(210)은 전자 수송 물질을 포함하지 않을 수 있다. 상기 전자 수송 물질을 작업 전극층(210)으로부터 분리하여 매개층(220)에 도입함으로써, 작업 전극층(210)이 전극으로만 작용하도록 할 수 있다. 따라서, 별도의 전극(예를 들면, 금속 전극)을 생략할 수 있어, 작업 전극(200)을 박막화할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따른 바이오 센서(10)는 락테이트(젖산) 측정에 사용될 수 있다. 예를 들면, 운동 중 운동 강도 및 시간이 증가함에 따라 체내 젖산 수치가 증가할 수 있다. 상기 젖산은 땀을 통해 체외로 배출될 수 있다. 바이오 센서(10)를 통해 배출된 젖산의 농도를 측정할 수 있다.
예를 들면, 운동 중 젖산의 농도가 수십 mmol/L까지 증가할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따른 바이오 센서(10)는 전자 수송 물질이 균일하게 고농도로 포함된 매개층(220)을 포함하여, 젖산의 농도가 높더라도, 이를 정확하고, 신속하게 측정할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 1: 락테이트 센서의 제조
절연성 기재로 두께 180㎛ PET제 기판을 준비하였다.
상기 기판 위에 카본 페이스트(DS-7406CB, 대주전자재료 제)를 스크린 인쇄하여 작업 전극층을 형성하였다.
작업 전극층으로부터 일정한 거리를 두고 Ag/AgCl(DBS-4585V, 대주전자재료 제)를 스크린 인쇄하여 기준 전극을 형성하였다.
기판 상에 아크릴계 폴리우레탄(DUMS-011GR, 대주전자재료 제)을 포함하는 배리어 형성용 조성물을 작업 전극층과 기준 전극이 노출된 형상으로 스크린 인쇄하고 건조 및 경화시켜 두께 30 ㎛의 배리어를 형성하였다.
5wt% 나피온(Nafion® perfluorinated resin solution, Sigma Aldrich 제)을 정제수로 희석하여 0.1 wt% 나피온을 준비하였다.
프러시안 블루(Fe4[Fe(CN)6]3, Sigma Aldrich) 0.01g을 상기 0.1wt% 나피온 1mL, 에탄올 4.5 mL, 정제수 4.5 mL의 혼합 용액에 첨가한 후, 약 30분 동안 소니캐이션(sonication)하여 매개층 형성용 조성물을 제조하였다. 매개층 형성용 조성물 1.0 μL를 작업 전극에 적하한 후, 약 10분 동안 N2 분위기 에서 건조시켜 매개층을 형성하였다.
상기 매개층 상에 락테이트 산화효소 시약층을 형성하였으며, 락테이트 산화효소 시약층은 다음과 같이 제조하였다.
락테이트 산화효소 100U/10μL (TOYOBO 제, 10U/1μL stock solution 제조)에 1 wt% Glutaraldehyde(Glutaraldehyde solution, 25% in H2O, Sigma Aldrich 제) 6.75 μL을 첨가하여 고르게 혼합한 후, 0.5 wt% nafion 2.0 μL 과 PBS(Phosphate-Buffered Saline) buffer 6.25 μL를 첨가하여 고르게 혼합하여 효소 반응층 형성용 조성물을 제조하였다. 1 wt% Glutaraldehyde는 25% Glutaraldehyde solution을 PBS buffer로 희석하여 준비하였으며, 0.5 wt% 나피온은 5wt. % 나피온을 정제수로 희석하여 준비하였다. 상기 효소 반응층 형성용 조성물 2.0 μL를 매개층 위에 적하한 후, 약 10분 동안 N2 분위기에서 건조시켜 효소 반응층을 형성하였다.
상기 효소 반응층의 표면은 상기 배리어의 표면보다 약 15㎛ 낮게 위치하였다.
비교예 1
절연성 기재로 PET제 기판(두께 180㎛)을 준비하였다
기판 위에 카본 페이스트 100 중량부 기준으로 프러시안 블루가 3 중량부 포함된 페이스트(DS-7406CF, 대주전자재료 제)를 스크린 인쇄하여 작업 전극을 형성하였다.
작업 전극으로부터 일정한 거리를 두고 Ag/AgCl를 스크린 인쇄하여 기준 전극을 형성하였다.
반응부 및 리드부를 제외한 부분에 절연층을 스크린 인쇄 하여 전극 손상 및 전극 취급성을 용이하게 하였다.
계속해서, 절연층을 형성하지 않은 상기 작업 전극 반응부에 실시예 1과 동일한 방법으로 효소 반응층을 형성하였다.
실험예 1: 락트산 표준용액에 대한 전류 측정
실시예 1 및 비교예 1의 센서를 이용하여 락트산 표준용액의 전류를 측정하였다. 여기서, 상기 락트산 표준용액은 L-(+)-Lactic acid(Sigma Aldrich 제)를 사용하였다.
PBS buffer 용액을 작업 전극과 기준 전극에 고르게 적하한 후, 400초 동안 -0.2 mV의 전압을 인가하여 전류를 안정화 시켰다.
전류 안정화 후, 각각의 락트산 표준용액(1, 3, 5, 7 및 10mmol/L)을 작업전극과 기준전극에 고르게 적하하고, -0.2 mV의 전압을 인가하여 60초 후의 전류값을 측정하여 도 5의 그래프를 획득하였다.
도 5를 참조하면, 비교예의 바이오 센서는 젖산 농도가 5mM을 초과할 경우, 젖산의 농도가 증가함에도 불구하고 전류값이 감소하였다. 즉, 젖산의 농도가 5mM을 초과할 경우 젖산 농도의 감지에 실패하였다. 실시예 1의 바이오 센서는 프러시안 블루의 함량이 비교예의 1/10에 불과하지만 비교예보다 넓은 감응 범위를 나타냈다. 예를 들면, 실시예 1의 센서는 젖산 농도 약 10mM까지 전류값이 증가하는 경향이 유지되었다.
실시예 2
실시예 1에 있어서, 배리어의 높이를 1/2로 스크린 인쇄 하는 것을 제외하고는 같은 방법으로 바이오 센서를 제작하였다.
실시예 3
실시예 1에 있어서, 배리어 형성을 생략하여 실시예 3의 바이오 센서를 준비하였다.
실험예 2: 전류 산포 평가
실시예 1 및 실시예 2의 센서를 통해 실험예 1과 동일한 방법으로 각 농도에 대하여 5회씩 전류를 측정하였다.
측정된 전류값으로부터 상대표준편차(RSD)를 계산하여 하기 표 1에 나타내었다.
구분 RSD(%)
젖산 농도(mM) 실시예 1 실시예 2 실시예 3
1 0 19 58
3 5 6 55
5 4 20 54
7 6 14 58
10 1 0 58
표 1을 참조하면, 작업 전극 및 기준 전극을 둘러싸는 배리어가 형성된 실시예 1의 경우 측정된 전류값의 RSD가 현저히 낮은 것이 확인되었다.
10: 바이오 센서
100: 기판
200: 작업 전극 205: 금속 전극층
210: 작업 전극층 215: 탄소 전극층
220: 매개층 230: 효소 반응층
300: 기준 전극

Claims (19)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되며,
    상기 기판의 상면 상에 배치된 작업 전극층,
    상기 작업 전극층의 상면 상에 배치되고, 전자 수송 물질 및 고분자 전해질을 포함하는 매개층, 및
    상기 매개층의 상면 상에 배치된 효소 반응층을 포함하는 작업 전극; 및
    상기 기판 상에서 상기 작업 전극과 이격되어 배치된 기준 전극을 포함하는, 바이오 센서.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 전자 수송 물질은 철(Fe)의 시안화(cyanide) 착물을 포함하는, 바이오 센서.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 전자 수송 물질은 프러시안 블루(Prussian blue), 포타슘 페리시아나이드(Potassium ferricyanide) 또는 포타슘 철 페로시아나이드(Potassium iron ferrocyanide) 중 적어도 하나를 포함하는, 바이오 센서.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 고분자 전해질은 나피온(Nafion) 또는 이의 유도체를 포함하는, 바이오 센서.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 효소 반응층은 산화 효소 또는 탈수소 효소를 포함하는, 바이오 센서.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 산화 효소는 글루코오스 산화 효소, 콜레스테롤 산화 효소, 락테이트 산화 효소, 아스코빅산 산화 효소 또는 알코올 산화 효소 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 탈수소 효소는 글루코오스 탈수소 효소, 글루탐산 탈수소 효소, 락테이트 탈수소 효소 또는 알코올 탈수소 효소 중 적어도 하나를 포함하는, 바이오 센서.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 작업 전극층은 탄소 전극층을 포함하는, 바이오 센서.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 작업 전극층은 상기 탄소 전극층의 저면 상에 배치된 금속 전극층을 더 포함하는, 바이오 센서.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 작업 전극층은 카본 페이스트 단일층인, 바이오 센서.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 매개층에 포함된 상기 전자 수송 물질은 상기 작업 전극층 100 중량부 대비 0.1 내지 1 중량부 포함되는, 바이오 센서.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 매개층은 복층 구조를 포함하는, 바이오 센서.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 효소 반응층의 상면 상에 보호층을 더 포함하는, 바이오 센서.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 작업 전극의 측면을 둘러싸는 배리어를 더 포함하는, 바이오 센서.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 배리어의 두께는 상기 작업 전극의 두께보다 두꺼운, 바이오 센서.
  15. 청구항 13에 있어서, 상기 배리어는 상기 기준 전극의 측면을 둘러싸는, 바이오 센서.
  16. 기판 상에 서로 이격된 작업 전극층 및 기준 전극을 형성하는 단계;
    상기 작업 전극층 및 상기 기준 전극 각각의 측면을 둘러싸는 배리어를 형성하는 단계;
    상기 작업 전극층 상에 전자 수송 물질 및 고분자 전해질을 포함하는 매개층을 형성하는 단계; 및
    상기 매개층 상에 효소 반응층을 형성하는 단계를 포함하는, 바이오 센서의 제조 방법.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 배리어는 상기 작업 전극층 및 상기 기준 전극 각각의 상면을 노출시키도록 형성되는, 바이오 센서의 제조 방법.
  18. 청구항 16에 있어서, 상기 배리어는 상기 작업 전극층을 노출시키는 개구부를 포함하며,
    상기 매개층 및 상기 효소 반응층은 상기 개구부 내부에 형성되는, 바이오 센서의 제조 방법.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 매개층의 두께 및 상기 효소 반응층의 두께의 합은 상기 개구부의 깊이보다 작은, 바이오 센서의 제조 방법.
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